DE102016225444A1 - Improved media distribution in fuel cell stacks - Google Patents

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DE102016225444A1
DE102016225444A1 DE102016225444.8A DE102016225444A DE102016225444A1 DE 102016225444 A1 DE102016225444 A1 DE 102016225444A1 DE 102016225444 A DE102016225444 A DE 102016225444A DE 102016225444 A1 DE102016225444 A1 DE 102016225444A1
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DE102016225444.8A
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Helerson Kemmer
Pilipp Kotman
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstack (20) mit wenigstens zwei, insbesondere baugleichen, Brennstoffzellen (12), die insbesondere als Bipolarplatten (10) ausgestaltet sind, und die übereinandergestapelt sind, wobei die Brennstoffzellen (12) über zumindest eine Sammelleitung (24) mit gleichem Querschnitt fluidtechnisch miteinander verbunden sind, wobei insbesondere Aussparungen (16) mit gleichem Querschnitt, die Teil der Bipolarplatten (10) sind, die Sammelleitungen bilden. Es wird vorgeschlagen, mindestens ein Einlegeelement (28) in der Sammelleitung (24) anzuordnen, in welches mindestens eine Strömungsöffnung (30) für zumindest eine der Brennstoffzellen (12) eingebracht ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Einlegeelements (28) für einen Brennstoffzellenstack (20).The invention relates to a fuel cell stack (20) with at least two, in particular identical, fuel cells (12), which are designed in particular as bipolar plates (10) and which are stacked on top of each other, wherein the fuel cells (12) via at least one bus (24) with the same Cross-section fluidly connected to each other, in particular recesses (16) with the same cross-section, which are part of the bipolar plates (10), the manifolds form. It is proposed to arrange at least one insert element (28) in the collecting line (24) into which at least one flow opening (30) for at least one of the fuel cells (12) is introduced. The invention also relates to a method for producing such an insert element (28) for a fuel cell stack (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellenstack mit wenigstens zwei, insbesondere baugleichen, Brennstoffzellen, die insbesondere als Bipolarplatten ausgestaltet sind, und die übereinandergestapelt sind, wobei die Brennstoffzellen über zumindest eine Sammelleitung mit gleichem Querschnitt fluidtechnisch miteinander verbunden sind, wobei insbesondere Aussparungen mit gleichem Querschnitt, die Teil der Bipolarplatten sind, die Sammelleitungen bilden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Einlegeelements für einen solchen Brennstoffzellenstack.The present invention relates to fuel cell stack with at least two, in particular identical, fuel cells, which are in particular designed as bipolar plates, and which are stacked, the fuel cells are fluidly connected to each other via at least one manifold with the same cross section, in particular recesses with the same cross section, the part which are bipolar plates that form manifolds. The invention also relates to a method for producing an insert element for such a fuel cell stack.

Stand der TechnikState of the art

Das Dokument DE 10 2014 220 682 A1 offenbart einen Brennstoffzellenstack mit einer Sammelleitung, wobei ein Einlegeelement in die Sammelleitung einsetzbar ist, mit dem der Querschnitt der Sammelleitung zumindest abschnittsweise veränderbar ist.The document DE 10 2014 220 682 A1 discloses a fuel cell stack with a manifold, wherein an insert element is insertable into the manifold, with which the cross section of the manifold is at least partially variable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung hat demgegenüber den Vorteil, dass mindestens ein Einlegeelement in der Sammelleitung angeordnet ist, in welches mindestens eine Strömungsöffnung für zumindest eine der Brennstoffzellen eingebracht ist, wodurch eine Zu- und/oder Abfuhr von Fluid unmittelbar für die zumindest eine Brennstoffzelle beeinflusst werden kann.The present invention has the advantage that at least one insert element is arranged in the manifold, in which at least one flow opening for at least one of the fuel cells is introduced, whereby an intake and / or removal of fluid can be directly influenced for the at least one fuel cell ,

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch möglich. So ist es denkbar, dass in das Einlegeelement eine Vielzahl von Strömungsöffnungen eingebracht ist, wobei insbesondere jeweils mindestens eine Strömungsöffnung jeweils einer Brennstoffzelle zugeordnet ist. So kann eine Zu- und/oder Abfuhr von Fluid unmittelbar an jeder einzelnen Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstacks beeinflusst werden.The features listed in the dependent claims advantageous developments of the invention according to the main claim are possible. Thus, it is conceivable that a large number of flow openings is introduced into the insert element, wherein in each case at least one flow opening is assigned in each case to a fuel cell. Thus, an inflow and / or outflow of fluid can be influenced directly at each individual fuel cell of the fuel cell stack.

Vorteilhaft ist es, wenn unterschiedliche Strömungsöffnungen, insbesondere entlang der Sammelleitung, unterschiedliche Querschnitte aufweisen, wodurch die Zu- und/oder Abfuhr von Fluid an jeder einzelnen Brennstoffzelle unterschiedlich gestaltet werden kann.It is advantageous if different flow openings, in particular along the manifold, have different cross sections, whereby the supply and / or removal of fluid can be designed differently on each individual fuel cell.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Größe der Querschnitte der jeweiligen Strömungsöffnungen bei einer Zufuhr von Fluid in Strömungsrichtung entlang der Sammelleitung zunimmt und/oder bei einer Abfuhr von Fluid in Strömungsrichtung entlang der Sammelleitung abnimmt. So kann die Menge an strömendem Fluid nahezu gleichmäßig auf alle Brennstoffzellen verteilt werden.It is particularly advantageous if the size of the cross sections of the respective flow openings increases with a supply of fluid in the flow direction along the collecting line and / or decreases during a discharge of fluid in the flow direction along the collecting line. Thus, the amount of flowing fluid can be almost equally distributed to all fuel cells.

Bevorzugt ist es, wenn das Einlegeelement an einer den Brennstoffzellen zugewandten Seite, insbesondre an einer den Brennstoffzellen zugewandten Wandung der Sammelleitung, angeordnet ist, wodurch eine besonders effektive Beeinflussung der Zu- und/oder Abfuhr von Fluid erfolgen kann.It is preferred if the insert element is arranged on a side facing the fuel cell, in particular on a wall of the manifold facing the fuel cell, whereby a particularly effective influencing of the supply and / or removal of fluid can take place.

In einer bevorzugten Ausführung ist in und/oder an dem mindestens einen Einlegeelement zumindest ein Führungselement, insbesondere unmittelbar in und/oder an der mindestens einen Strömungsöffnung, ausgebildet. So kann die Strömung von zu- und/oder abgeführtem Fluid zusätzlich beeinflusst werden.In a preferred embodiment, at least one guide element, in particular directly in and / or at the at least one flow opening, is formed in and / or on the at least one insert element. Thus, the flow of added and / or discharged fluid can be additionally influenced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist ein weiteres Einlegeelement in der Sammelleitung angeordnet, wodurch eine zusätzlich Beeinflussung der Zu- und/oder Abfuhr von Fluid ermöglicht wird.In a further advantageous embodiment, a further insert element is arranged in the manifold, whereby an additional influence on the supply and / or discharge of fluid is made possible.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das weitere Einlegeelement an einer von den Brennstoffzellen abgewandten Seite, insbesondre an einer von den Brennstoffzellen abgewandten Wandung der Sammelleitung, angeordnet ist, wodurch eine besonders effektive, zusätzliche Beeinflussung der Zu- und/oder Abfuhr von Fluid erfolgen kann.It is particularly preferred if the further insert element is arranged on a side facing away from the fuel cell side, in particular on a side remote from the fuel cell wall of the manifold, whereby a particularly effective, additional influence on the supply and / or removal of fluid can take place.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn an dem mindestens einen weiteren Einlegeelement mindestens ein Führungselement, insbesondere gegenüberliegend von mindestens einer Strömungsöffnung, ausgebildet ist, wodurch die Zu- und/oder Abfuhr von Fluid zusätzlich verbessert werden kann.It is particularly advantageous if at least one guide element, in particular opposite of at least one flow opening, is formed on the at least one further insert element, whereby the supply and / or removal of fluid can additionally be improved.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines Einlegeelements für einen Brennstoffzellenstack nach der vorhergehenden Beschreibung. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in das Einlegeelement, insbesondere mittels eines Stanzverfahrens, mindestens eine Strömungsöffnung eingebracht wird, wobei durch das Einbringen der Strömungsöffnung mindestens ein weiteres Führungselement, vorzugsweise unmittelbar in- und/oder an der mindestens einen Strömungsöffnung, ausgebildet wird. Dadurch wird eine kostengünstige Herstellung des Einlegeelements für einen Brennstoffzellenstack ermöglicht.The invention also relates to a method for producing at least one insert element for a fuel cell stack according to the preceding description. The method is characterized in that at least one flow opening is introduced into the insert element, in particular by means of a stamping method, wherein at least one further guide element, preferably directly in and / or at the at least one flow opening, is formed by introducing the flow opening. As a result, a cost-effective production of the insert element for a fuel cell stack is made possible.

Figurenlistelist of figures

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer als Bipolarplatte ausgestalteten Brennstoffzelle,
  • 2 eine schematische, perspektivische Ansicht von übereinander gestapelten Bipolarplatten aus 1 mit zusätzlicher Medienleitung,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Brennstoffzellenstacks,
  • 4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks mit einem Einlegeelement,
  • 5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks mit einem Einlegeelement aus 4,
  • 6 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks mit einem Einlegeelement,
  • 7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks mit einem Einlegeelement und einem weiteren Einlegeelement,
  • 8 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks mit nur einem weiteren Einlegeelement.
In the drawings, embodiments of the invention are shown schematically and explained in more detail in the following description. Show it
  • 1 a schematic representation of a configured as a bipolar plate fuel cell,
  • 2 a schematic perspective view of stacked bipolar plates from 1 with additional media line,
  • 3 a schematic representation of a cross section of a fuel cell stack,
  • 4 1 is a schematic, perspective view of an embodiment of a fuel cell stack with an insert element,
  • 5 a schematic representation of a cross section of the embodiment of a fuel cell stack with an insert element 4 .
  • 6 FIG. 2 a schematic illustration of a cross section of a further exemplary embodiment of a fuel cell stack with an insert element, FIG.
  • 7 FIG. 2 a schematic representation of a cross section of a further exemplary embodiment of a fuel cell stack with an insert element and a further insert element, FIG.
  • 8th a schematic representation of a cross section of another embodiment of a fuel cell stack with only one further insert element.

Beschreibungdescription

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Bauteile, bzw. Komponenten, stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same components or components are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually described only once.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer als Bipolarplatte 10 ausgestalteten Brennstoffzelle 12 gezeigt. Die schraffierte Fläche stellt die aktive Fläche 14 der Bipolarplatte 10 dar. Auf der aktiven Fläche 14 befinden sich bspw. die Membran-Elektrodeneinheiten. Links und rechts der aktiven Fläche 14 sind jeweils zwei übereinander liegende Aussparungen 16 ausgebildet, die als Versorgungsöffnungen 18 dienen. Die Bipolarplatte 10 ist als Gleichteil ausgestaltet, um die Kosten der Herstellung möglichst gering zu halten. Die als Aussparungen 16 ausgestalteten Versorgungsöffnungen 18 dienen der Zufuhr und/oder Abfuhr zumindest eines Fluides, in den gezeigten Ausführungsbeispielen Brenngas, Luft sowie Kühlmedium. Wie in der 1 zu erkennen ist, weisen die als Versorgungsöffnung ausgestalteten Aussparungen 16 einen Querschnitt auf, der aufgrund der Gleichbauweise der Bipolarplatten 10 immer gleich ist.In 1 is a schematic representation of a bipolar plate 10 designed fuel cell 12 shown. The hatched area represents the active area 14 the bipolar plate 10. On the active surface 14 are, for example, the membrane electrode units. Left and right of the active area 14 are each two overlapping recesses 16 designed as supply openings 18 serve. The bipolar plate 10 is designed as a common part to keep the cost of production as low as possible. The as recesses 16 designed supply openings 18 serve the supply and / or discharge of at least one fluid, in the embodiments shown fuel gas, air and cooling medium. Like in the 1 can be seen, have the configured as a supply opening recesses 16 a cross-section, due to the Gleichbauweise the bipolar plates 10 always the same.

In der 2 sind mehrere ähnlich der in 1 dargestellten Bipolarplatten 10 zu einem Brennstoffzellenstack 20 übereinander gestapelt. Im Gegensatz zu der in der 1 dargestellten Bipolarplatte 1 weisen die in der 2 zu einem Brennstoffzellenstack 20 übereinander gestapelten Bipolarplatten 10 eine zusätzliche Aussparung 22 auf, die bspw. der Zu- und/oder Abfuhr eines Kühlmediums in die Bipolarplatten 10 dient. Die Aussparungen 16 und 22 bilden aufgrund der Gleichbauweise der Bipolarplatten 10 jeweils gemeinsame Sammelleitungen 24 aus, durch die zumindest ein Fluid, bspw. Brenngas, Luft oder Kühlmedium zu den einzelnen Brennstoffzellen Bipolarplatten 10 des Brennstoffzellenstacks 20 geleitet werden. Da die Bipolarplatten 10 und damit auch die als Aussparungen 16 ausgestalteten Versorgungsöffnungen 18 in Gleichteilbauweise ausgestaltet sind, weisen die Sammelleitungen 24 in der Aufeinanderfolge der Bipolarplatten 10 in dem Brennstoffzellenstack 20 stets den gleichen, d. h. einen unveränderten Querschnitt auf.In the 2 are several similar to the one in 1 shown bipolar plates 10 to a fuel cell stack 20 stacked. Unlike in the 1 shown bipolar plate 1 have the in the 2 to a fuel cell stack 20 stacked bipolar plates 10 an additional recess 22 on, for example, the supply and / or removal of a cooling medium in the bipolar plates 10 serves. The recesses 16 and 22 form due to the Gleichbauweise the bipolar plates 10 each common bus lines 24 from, by the at least one fluid, for example. Fuel gas, air or cooling medium to the individual fuel cells bipolar plates 10 of the fuel cell stack 20 be directed. Because the bipolar plates 10 and therefore also as recesses 16 designed supply openings 18 are designed in identical part design, have the manifolds 24 in the sequence of bipolar plates 10 in the fuel cell stack 20 always the same, ie an unchanged cross section.

In 3 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Brennstoffzellenstacks 20 gezeigt. Der Brennstoffzellenstack 20 weist eine Vielzahl von, insbesondere baugleichen, Brennstoffzellen 12 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Bipolarplatten 10 ausgestaltet sind, und die übereinandergestapelt sind. Dabei sind zwischen den Brennstoffzellen 12, bzw. Bipolarplatten 10, Dichtungen 26 angeordnet. Die Brennstoffzellen 12, bzw. die Bipolarplatten 10, sind über zumindest eine Sammelleitung 22 mit gleichem Querschnitt fluidtechnisch miteinander verbunden, wobei insbesondere Aussparungen 16 mit gleichem Querschnitt, die Teil der Bipolarplatten 10 sind, die Sammelleitungen bilden.In 3 is a schematic representation of a cross section of a fuel cell stack 20 is shown. The fuel cell stack 20 has a plurality of, in particular identical, fuel cells 12 on, which are configured in the embodiment shown as bipolar plates 10, and which are stacked one above the other. There are between the fuel cells 12 , or bipolar plates 10 , Seals 26 arranged. The fuel cells 12, and the bipolar plates 10 , are about at least one bus 22 fluidly interconnected with the same cross-section, in particular recesses 16 with the same cross-section, the part of the bipolar plates 10 are that form manifolds.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass ein Einlegeelement 28 in zumindest einer der Sammelleitung 24 angeordnet ist, in welches mindestens eine Strömungsöffnung 30 für zumindest eine der Brennstoffzellen 12, bzw. der Bipolarplatten 10, eingebracht ist. Dadurch kann die Zu- und/oder Abfuhr von Fluid für zumindest eine der Brennstoffzellen 12, bzw. der Bipolarplatten 10, beeinflusst werden.The present invention is characterized in that an insert element 28 in at least one of the manifolds 24 is arranged, in which at least one flow opening 30 for at least one of the fuel cells 12 , or the bipolar plates 10 , is introduced. As a result, the supply and / or removal of fluid for at least one of the fuel cells 12 , or the bipolar plates 10 , to be influenced.

Entsprechend ist in 4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks 20 mit einem Einlegeelement 28 gezeigt. Das Einlegeelement 28 wird in die Sammelleitung 24 eingelegt, über welche den Brennstoffzellen 12, bzw. den Bipolarplatten 10, Luft zugeführt wird.Accordingly, in 4 a schematic, perspective view of an embodiment of a fuel cell stack 20 with an insert element 28 shown. The insert element 28 will be in the manifold 24 inserted, via which the fuel cells 12 , or the bipolar plates 10 , Air is supplied.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in das Einlegeelement 28 eine Vielzahl von Strömungsöffnungen 30 eingebracht, wobei jeweils eine Strömungsöffnung 30 jeweils einer Brennstoffzelle 12, bzw. einer Bipolarplatte 10, zugeordnet ist. So kann Zufuhr von Luft für jede Brennstoffzelle 12, bzw. jede Bipolarplatte 12, separat beeinflusst werden.In the embodiment shown is in the insert element 28 a variety of flow openings 30 introduced, wherein in each case a flow opening 30 each of a fuel cell 12 , or a bipolar plate 10 , assigned. So can supply of air for each fuel cell 12 , or each bipolar plate 12 , be influenced separately.

Die unterschiedlichen Strömungsöffnungen 30 weisen entlang der Sammelleitung 24, unterschiedliche Querschnitte auf. Dadurch kann die Zufuhr von Luft spezifisch für jede Brennstoffzelle 12 angepasst werden. The different flow openings 30 point along the manifold 24 , different cross sections. This allows the supply of air specific to each fuel cell 12 be adjusted.

Wie man der 4 entnehmen kann nimmt die Größe der Querschnitte der jeweiligen Strömungsöffnungen 30 bei einer Zufuhr von Fluid in Strömungsrichtung entlang der Sammelleitung 24 zu. So wird der Strömungswiderstand am Eintritt in die einzelnen Brennstoffzellen 12 in Strömungsrichtung entlang der Sammelleitung 12 schrittweise reduziert, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der zugeführten Luft über alle Brennstoffzellen 12 erzielt wird.How to get the 4 can take the size of the cross sections of the respective flow openings takes 30 with a supply of fluid in the flow direction along the manifold 24 to. So the flow resistance at the entrance to the individual fuel cells 12 in the flow direction along the manifold 12 gradually reduced, ensuring a uniform distribution of the supplied air over all fuel cells 12 is achieved.

Ebenso ist es denkbar das Einlegeelement in eine Sammelleitung 24 einzulegen, über welche ein Fluid, beispielsweise bereits reduzierte Luft oder Abgas, abgeführt wird. So wäre es auch denkbar, dass bei einer Abfuhr von Fluid die Größe der Querschnitte der jeweiligen Strömungsöffnungen 30 in Strömungsrichtung entlang einer Sammelleitung 30 abnimmt, wodurch eine gleichmäßige Abfuhr erzielt wird.Likewise, it is conceivable the insert element in a manifold 24 to insert, via which a fluid, for example, already reduced air or exhaust gas, is discharged. Thus, it would also be conceivable that with a discharge of fluid, the size of the cross sections of the respective flow openings 30 in the flow direction along a manifold 30 decreases, whereby a uniform discharge is achieved.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Ausführungsbeispiels des Brennstoffzellenstacks 20 mit dem Einlegeelement 28 aus 4. So lässt sich erkennen, dass das Einlegeelement 28 an einer den Brennstoffzellen 12 zugewandten Seite, bzw. an einer den Brennstoffzellen 12 zugewandten Wandung der Sammelleitung 24, angeordnet ist. Dadurch lässt sich die Strömung der zugeführten Luft unmittelbar am Eintritt jeder Brennstoffzelle spezifisch beeinflussen. Außerdem wird eine Montage des Einlegeelements 28 vereinfacht, da dieses entlang der Wandung der Sammelleitung 24 in den Brennstoffzellenstack eingeführt werden kann. 5 shows a schematic representation of a cross section of the embodiment of the fuel cell stack 20 with the insert element 28 out 4 , So it can be seen that the insert element 28 at one of the fuel cells 12 facing side, or at one of the fuel cells 12 facing wall of the manifold 24 , is arranged. As a result, the flow of the supplied air directly at the entrance of each fuel cell can be specifically influenced. In addition, a mounting of the insert element 28 simplified, as this along the wall of the manifold 24 can be introduced into the fuel cell stack.

In 6 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks 20 mit einem Einlegeelement 28 gezeigt. Es lässt sich erkennen, dass an dem Einlegeelement 28 Führungselemente 32, im gezeigten Fall unmittelbar an den Strömungsöffnungen 30, ausgebildet sind. Mittels der Führungselemente 32 kann die Strömung für eine jede Brennstoffzelle 12 zusätzlich optimiert werden. So kann die Länge, die Form und die Neigung der Führungselemente 32 für jede Brennstoffzelle 12 variiert werden.In 6 is a schematic representation of a cross section of another embodiment of a fuel cell stack 20 with an insert element 28 shown. It can be seen that on the insert element 28 guide elements 32 , In the case shown directly at the flow openings 30 , are formed. By means of the guide elements 32 can the flow for any fuel cell 12 be additionally optimized. So can the length, shape and inclination of the guide elements 32 for every fuel cell 12 be varied.

In 7 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks 20 mit einem Einlegeelement 28 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Einlegeelement 34 in der Sammelleitung 24 eingebracht, wodurch eine zusätzliche Optimierung der Strömung ermöglicht wird.In 7 is a schematic representation of a cross section of another embodiment of a fuel cell stack 20 with an insert element 28 shown. In the embodiment, another insert element 34 in the manifold 24 introduced, whereby an additional optimization of the flow is made possible.

Das weitere Einlegeelement 34 ist an der von den Brennstoffzellen 12 abgewandten Seite, im gezeigten Fall an der von den Brennstoffzellen 12 abgewandten Wandung der Sammelleitung 24, angeordnet. So lässt sich das weitere Einlegelement 34 einfach in den Brennstoffzellenstack einbringen.The further insert element 34 is at the of the fuel cells 12 opposite side, in the case shown at the of the fuel cells 12 facing away from the wall of the manifold 24 arranged. This is how the further insert element can be arranged 34 simply insert it into the fuel cell stack.

Darüber hinaus sind an dem weiteren Einlegeelement 34 weitere Führungselemente 36, im gezeigten Fall gegenüberliegend von den Strömungsöffnung 30, ausgebildet. Durch die weiteren Führungselemente 34 kann die Strömung unterstützend zu den Führungselementen 32 für eine jede Brennstoffzelle 12 beeinflusst und optimiert werden. In addition, at the other insert element 34 further guide elements 36 in the case shown opposite from the flow opening 30 , educated. Through the other guide elements 34 the flow can be supportive to the guiding elements 32 for every fuel cell 12 influenced and optimized.

Alternativ ist es aber auch denkbar, dass in einem weiteren Ausführungsbeispiel lediglich das weitere Führungselement 34 in die Sammelleitung 24 eingebracht ist. Entsprechend ist in 8 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Brennstoffzellenstacks 20 mit nur dem einen weiteren Einlegeelement 34 gezeigt. Ebenso ist es denkbar, dass das Einlegeelement 28 an der von den Brennstoffzellen 12 abgewandten Seite, im gezeigten Fall an der von den Brennstoffzellen 12 abgewandten Wandung der Sammelleitung 24, angeordnet wird.Alternatively, it is also conceivable that in a further embodiment, only the further guide element 34 in the manifold 24 is introduced. Accordingly, in 8th a schematic representation of a cross section of another embodiment of a fuel cell stack 20 with only one more insert element 34 shown. It is also conceivable that the insert element 28 at the of the fuel cells 12 opposite side, in the case shown at the of the fuel cells 12 facing away from the wall of the manifold 24 , is arranged.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung des Einlegeelements 28 für einen Brennstoffzellenstack 20. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Strömungsöffnungen 30 in das Einlegeelement 28 eingebracht werden, wobei durch das Einbringen der Strömungsöffnungen 30 die Führungselemente 32 ausgebildet werden. Dadurch lassen sich die Führungselemente 32 gleichzeitig mit der Einbringung der Strömungsöffnungen 30 ausbilden, wodurch kosten in der Herstellung gespart werden.Moreover, the invention also relates to a method for producing the insert element 28 for a fuel cell stack 20 , The method is characterized in that the flow openings 30 in the insert element 28 are introduced, wherein by introducing the flow openings 30 the guide elements 32 be formed. This allows the guide elements 32 simultaneously with the introduction of the flow openings 30 training, thereby saving costs in the production.

Für die in 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele werden die Strömungsöffnungen 30 mittels eines Stanzverfahrens in das Einlegeelement 28 eingebracht, wobei durch das Ausstanzen der Strömungsöffnungen 30 die Führungselemente 32 ausgebildet werden. In den gezeigten Fällen werden die Führungselemente 32 dabei unmittelbar in bzw. an den Strömungsöffnungen 30 ausgebildet.For the in 6 and 7 The embodiments shown are the flow openings 30 by means of a punching process in the insert element 28 introduced, wherein by punching out the flow openings 30 the guide elements 32 be formed. In the cases shown, the guide elements 32 while directly in or at the flow openings 30 educated.

Für das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel werden die weiteren Führungselemente 36 an das weitere Einlegeelement 34 angeschweißt.For the in 8th embodiment shown are the other guide elements 36 to the further insert element 34 welded.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014220682 A1 [0002]DE 102014220682 A1 [0002]

Claims (10)

Brennstoffzellenstack (20) mit wenigstens zwei, insbesondere baugleichen, Brennstoffzellen (12), die insbesondere als Bipolarplatten (10) ausgestaltet sind, die übereinandergestapelt sind, wobei die Brennstoffzellen (12) über zumindest eine Sammelleitung (24) mit gleichem Querschnitt fluidtechnisch miteinander verbunden sind, wobei insbesondere Aussparungen (16) mit im wesentlichen gleichem Querschnitt, die Teil der Bipolarplatten (10) sind, die Sammelleitungen bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Einlegeelement (28) in der Sammelleitung (24) angeordnet ist, in welches mindestens eine Strömungsöffnung (30) für zumindest eine der Brennstoffzellen (12) eingebracht ist.Fuel cell stack (20) with at least two, in particular identical, fuel cells (12) which are in particular designed as bipolar plates (10), which are stacked on top of each other, wherein the fuel cells (12) via at least one manifold (24) with the same cross section fluidly connected to each other wherein in particular recesses (16) of substantially equal cross-section, which are part of the bipolar plates (10), the manifolds, characterized in that at least one insert element (28) in the manifold (24) is arranged, in which at least one flow opening (30) is introduced for at least one of the fuel cells (12). Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Einlegeelement (28) eine Vielzahl von Strömungsöffnungen (30) eingebracht ist, wobei insbesondere jeweils mindestens eine Strömungsöffnung (30) jeweils einer Brennstoffzelle (12) zugeordnet ist.Fuel cell stack (20) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the insert element (28) a plurality of flow openings (30) is introduced, wherein in each case at least one flow opening (30) is associated with each of a fuel cell (12). Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Strömungsöffnungen (30), insbesondere entlang der Sammelleitung (24), unterschiedliche Querschnitte aufweisen.Fuel cell stack (20) according to one of the preceding claims, characterized in that different flow openings (30), in particular along the manifold (24), have different cross-sections. Brennstoffzellenstack (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Querschnitte der jeweiligen Strömungsöffnungen (30) bei einer Zufuhr von Fluid in Strömungsrichtung entlang der Sammelleitung (24) zunimmt und/oder bei einer Abfuhr von Fluid in Strömungsrichtung entlang der Sammelleitung (24) abnimmt.Fuel cell stack (20) after Claim 3 , characterized in that the size of the cross sections of the respective flow openings (30) increases with a supply of fluid in the flow direction along the collecting line (24) and / or decreases with a discharge of fluid in the flow direction along the collecting line (24). Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (28) an einer den Brennstoffzellen (12) zugewandten Seite, insbesondre an einer den Brennstoffzellen (12) zugewandten Wandung der Sammelleitung (24), angeordnet ist.Fuel cell stack (20) according to any one of the preceding claims, characterized in that the insert element (28) on a fuel cell (12) facing side, in particular on a fuel cell (12) facing wall of the manifold (24) is arranged. Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder an dem mindestens einen Einlegeelement (28) zumindest ein Führungselement (32), insbesondere unmittelbar in und/oder an der mindestens einen Strömungsöffnung (30), ausgebildet ist.Fuel cell stack (20) according to any one of the preceding claims, characterized in that in and / or on the at least one insert element (28) at least one guide element (32), in particular directly in and / or on the at least one flow opening (30) is formed , Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Einlegeelement (34) in der Sammelleitung (24) angeordnet ist.Fuel cell stack (20) according to one of the preceding claims, characterized in that a further insert element (34) is arranged in the collecting line (24). Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Einlegeelement (34) an einer von den Brennstoffzellen (12) abgewandten Seite, insbesondre an einer von den Brennstoffzellen (12) abgewandten Wandung der Sammelleitung (24), angeordnet ist.Fuel cell stack (20) according to any one of the preceding claims, characterized in that the further insert element (34) on one of the fuel cells (12) facing away from, in particular on a side remote from the fuel cell (12) wall of the manifold (24) is arranged , Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen weiteren Einlegeelement (34) mindestens ein weiteres Führungselement (36), insbesondere gegenüberliegend von mindestens einer Strömungsöffnung (30), ausgebildet ist.Fuel cell stack (20) according to one of the preceding claims, characterized in that on the at least one further insert element (34) at least one further guide element (36), in particular opposite of at least one flow opening (30) is formed. Verfahren zur Herstellung mindestens eines Einlegeelements (28) für einen Brennstoffzellenstack (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Einlegeelement (28), insbesondere mittels eines Stanzverfahrens, mindestens eine Strömungsöffnung (30) eingebracht wird, wobei durch das Einbringen der Strömungsöffnung (30) mindestens ein Führungselement (32), vorzugsweise unmittelbar in- und/oder an der mindestens einen Strömungsöffnung (30), ausgebildet wird.A method for producing at least one insert element (28) for a fuel cell stack (20) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the insert element (28), in particular by means of a punching process, at least one flow opening (30) is introduced, wherein the introduction at least one guide element (32), preferably directly in and / or at the at least one flow opening (30), is formed in the flow opening (30).
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